DE102022125404A1

DE102022125404A1 - Verfahren zur Herstellung einer Keilzinkenverbindung und Keilzinkenpresse

Info

Publication number: DE102022125404A1
Application number: DE102022125404.6A
Authority: DE
Inventors: Werner Spieth; Benjamin Hornung
Original assignee: H I T Maschb Co KG GmbH; Hit Maschinenbau GmbH and Co KG
Current assignee: HIT Maschinenbau and Co Kg De GmbH
Priority date: 2022-09-30
Filing date: 2022-09-30
Publication date: 2024-04-04
Also published as: WO2024068903A1

Abstract

Die Erfindung befasst sich mit Verbesserungen auf dem technischen Gebiet der Herstellung von Keilzinkenverbindungen. Hierzu wird unter anderem ein Verfahren zur Herstellung einer Keilzinkenverbindung zwischen zwei Bauteilen (2,3) vorgeschlagen, bei dem vorgesehen ist, zumindest eines von zwei miteinander zu verbindenden Bauteilen (2,3) mit einer Vorschubeinheit (6) einer Keilzinkenpresse (1) in einer Positionierbewegung in eine Fügeposition zu bewegen und anschließend das Bauteil (2,3) mit seinem Keilzinkenprofil (8) aus der Fügeposition in eine Zielposition innerhalb des Keilzinkenprofils (8) des anderen Bauteils (2,3) zu bewegen und mit diesem zu Verpressen. Dabei wird die Fügebewegung mit einer Geschwindigkeit ausgeführt, die kleiner als eine Geschwindigkeit, insbesondere als eine Durchschnittsgeschwindigkeit, der Positionierbewegung ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Keilzinkenverbindung sowie eine Keilzinkenpresse.
Keilzinkenverbindungen werden zur Längsverbindung von Bauteilen, beispielsweise von Holzbalken verwendet. Dabei werden die Bauteile mit ihren Keilzinkenprofilen ineinandergeschoben und verpresst. Zuvor kann zumindest eines der Keilzinkenprofile mit einem Klebstoff, beispielsweise mit einem Leim oder einem PU-Klebstoff, versehen werden. Durch das Verpressen der Keilzinkenverbindung verteilt sich der Klebstoff zwischen Profilflächen der beiden Keilzinkenprofile und kann so für eine zuverlässige Verbindung der Bauteile sorgen.
Die Herstellung von präzisen und passgenauen Verbindungen zwischen Bauteilen, wie Brett-, Platten- oder auch Balkenelementen ist für die Bauteilfestigkeit von enormer Bedeutung. Die Verbindung ist, aufgrund der aktuell gebräuchlichen Verbindungstechnik, in der Regel das schwächste Glied.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Herstellung einer Keilzinkenverbindung und eine Keilzinkenpresse, also eine Vorrichtung zur Herstellung einer Keilzinkenverbindung, bereitzustellen, die die Herstellung einer besonders belastbaren Keilzinkenverbindung zwischen zwei Bauteilen begünstigen.
Zur Lösung der Aufgabe wird zunächst ein Verfahren zur Herstellung einer Keilzinkenverbindung vorgeschlagen, das die Mittel und Merkmale des unabhängigen, auf ein derartiges Verfahren gerichteten Anspruchs aufweist. Zur Lösung der Aufgabe wird somit insbesondere ein Verfahren zur Herstellung einer Keilzinkenverbindung zwischen zwei Bauteilen vorgeschlagen, die korrespondierende Keilzinkenprofile aufweisen, wobei zumindest eines der beiden Bauteile mit einer Vorschubeinheit einer Keilzinkenpresse in einer Positionierbewegung mit seinem Keilzinkenprofil in eine Fügeposition bewegt und dabei dem Keilzinkenprofil des anderen Bauteils angenähert wird. Anschließend wird das Keilzinkenprofil des einen Bauteils mit der Vorschubeinheit in einer Fügebewegung aus der Fügeposition in eine Zielposition innerhalb des anderen Keilzinkenprofil bewegt und mit diesem verpresst. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass die Fügebewegung mit einer Geschwindigkeit ausgeführt wird, die kleiner als eine Geschwindigkeit, beispielsweise kleiner als eine Durchschnittsgeschwindigkeit, der Positionierbewegung ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat viele Vorteile. Zum einen ist es dadurch möglich, die zunächst mit einem Abstand an einer Keilzinkenpresse bereitgehaltenen Bauteile möglichst schnell anzunähern. Dies begünstigt eine möglichst kurze Prozesszeit bei der automatisierten Herstellung einer Keilzinkenverbindung zwischen den Bauteilen. Dadurch, dass die Fügebewegung im Vergleich zu der Positionierbewegung mit einer geringeren Geschwindigkeit ausgeführt wird, wird sichergestellt, dass sich die beiden Keilzinkenprofile beim Ineinanderschieben der Keilzinkenprofile zur Herstellung der Keilzinkenverbindung gegenseitig nicht beschädigen. Ferner kann die im Vergleich zu der Positionierbewegung mit geringerer Geschwindigkeit ausgeführte Fügebewegung eine gleichmäßige Verteilung von Klebstoff auf Flanken der Keilzinkenprofile der zu verbindenden Bauteile begünstigen. Durch die im Vergleich zu der Positionierbewegung mit reduzierter Geschwindigkeit ausgeführte Fügebewegung wird die gleichmäßige Verteilung von Klebstoff auf den Flanken der Keilzinkenprofile innerhalb eines Fügespaltes zwischen den Keilzinkenprofilen begünstigt. Dies begünstigt die Ausbildung einer hochfesten Keilzinkenverbindung zwischen den Bauteilen. Ferner wird durch die reduzierte Geschwindigkeit der Fügebewegung auch verhindert, dass zuvor auf zumindest eines der Keilzinkenprofile aufgebrachter Klebstoff beim Ineinanderschieben der Keilzinkenprofile der beiden zu verbindenden Bauteile aus dem Fügespalt zwischen den Keilzinkenprofilen verdrängt wird und dann nicht mehr für eine Klebeverbindung zwischen den Bauteilen vorhanden ist.
Des Weiteren kann durch die reduzierte Geschwindigkeit der Fügebewegung vermieden werden, dass Druckspitzen auftreten, die gegebenenfalls um ein Vielfaches höher sein können als eine zulässige Fügekraft, die zum Verpressen der Keilzinkenprofile in einem Schritt des Verfahrens zur Herstellung einer Keilzinkenverbindung aufgebracht werden kann. Auf diese Weise wird durch die reduzierte Geschwindigkeit der Fügebewegung eine Beschädigung der Verbindung und im Extremfall eine Zerstörung einzelner Zinken oder des gesamten Keilzinkenprofils eines oder beider Bauteile vermieden.
Die Geschwindigkeit der Fügebewegung kann hierbei so gewählt werden, dass eine gleichmäßige Benetzung der mit Klebstoff zu versehenden Profilflächen oder -flanken beim und durch das Zusammenschieben der Keilzinkenprofile erfolgt. Die im Vergleich zu der Positionierbewegung mit geringerer Geschwindigkeit ausgeführte Fügebewegung erlaubt auch die zuverlässige Erreichung und Aufrechterhaltung eines vorgeschriebenen Pressdrucks über eine vorgeschriebene Zeitdauer. Dabei kann der Pressdruck zum Verpressen der beiden Keilzinkenprofile gemäß einer vordefinierten Druckkurve erfolgen, um eine gleichmäßige Verdrängung und Verteilung von Klebstoff innerhalb eines Fügespalts zwischen den beiden Keilzinkenprofilen zu begünstigen. Mithilfe der langsamer durchgeführten Fügebewegung lassen sich zudem Spalteffekte und damit verbundene Beschädigungen der Keilzinkenprofile der miteinander zu verbindenden Bauteile effektiv vermeiden.
Bei einer Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Keilzinkenprofile in der Fügeposition bereits soweit angenähert sind, dass sie ineinander eingreifen. Die Bauteile können dabei so relativ zueinander gehalten werden, dass sich die Keilzinkenprofile zwar überlappen, sich jedoch noch nicht kontaktieren. So sind die Keilzinkenprofile bei dieser Ausführungsform des Verfahrens in Fügeposition noch nicht vollständig ineinander gesteckt. Die Keilzinkenprofile können in der Fügeposition beispielsweise bis zu einer Einführtiefe ineinandergeschoben sein, die zwischen einem Drittel und der Hälfte einer Profiltiefe eines der beiden Keilzinkenprofile entspricht. Sobald die Bauteile und ihre Keilzinkenprofile die Fügeposition erreicht haben, kann die Vorschubeinheit der Keilzinkenpresse so angesteuert werden, dass die nachfolgende Fügebewegung mit im Vergleich zu der vorherigen Positionierbewegung reduzierter Geschwindigkeit erfolgt.
Die Fügeposition ist dann somit die Position, aus der die Fügebewegung gestartet wird, um die Keilzinkenprofile der Bauteile zur Herstellung der Keilzinkenverbindung miteinander zu verpressen.
Wie bereits zuvor angedeutet, kann zumindest eines der Keilzinkenprofile mit einem Klebstoff versehen werden. Als Klebstoff kann beispielsweise ein PU-Klebstoff verwendet werden. PU kann hierbei für Polyurethan stehen. Vorzugsweise wird zumindest eines der Keilzinkenprofile mit einem Klebstoff versehen, bevor die Keilzinkenprofile miteinander verpresst werden. Besonders vorteilhaft ist es, zumindest eines der Keilzinkenprofile mit einem Klebstoff zu versehen, bevor das zumindest eine Keilzinkenprofil in der Fügeposition angeordnet ist.
Bevorzugt kann der Klebstoff in Form einer Kleberaupe auf Spitzen zumindest eines Keilzinkenprofils aufgetragen werden. Auch dies kann vorzugsweise erfolgen, bevor das zumindest eine Keilzinkenprofil die Fügeposition erreicht.
Bei dieser Ausführungsform des Verfahrens ist der Klebstoff somit in Form einer Kleberaupe auf dem Keilzinkenprofil aufgetragen, nämlich auf Spitzen des Keilzinkenprofil. Durch die mit im Vergleich zu der Positionierbewegung reduzierter Geschwindigkeit ausgeführte Fügebewegung wird die zunächst noch auf den Spitzen eines der beiden Keilzinkenprofile angeordnete Kleberaupe durch das Keilzinkenprofil des anderen Bauteils langsam und gezielt in einen Fügespalt oder Klebespalt zwischen den beiden miteinander zu verbindenden Keilzinkenprofile verdrängt. Dies begünstigt eine gleichmäßige Verteilung des Klebstoffs zwischen den Keilzinkenprofilen der Bauteile und eine möglichst vollständige Benetzung von Profilflächen der miteinander zu verbindenden Keilzinkenprofile mit Klebstoff. Ferner kann vermieden werden, dass beim Zusammenschieben der Keilzinkenprofile Klebstoff aus dem Fügespalt, der dann als Klebefuge fungiert, zwischen den Keilzinkenprofilen verdrängt wird oder aus diesem herausschießt. Es ist auch möglich, den Klebstoff im Flächenauftrag auf zumindest eines der Keilzinkenprofile, insbesondere auf Flanken zumindest eines der Keilzinkenprofile, aufzutragen. Die mit reduzierter Geschwindigkeit ausgeführte Fügebewegung begünstigt auch hierbei eine gleichmäßige Verteilung des Klebstoffs zwischen den Bauteilen.
Bei einer Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass ein aus zwei Komponenten bestehender Klebstoff verwendet wird. Dabei können die beiden Komponenten des Klebstoffs getrennt voneinander auf zumindest eines der beiden zu verbindenden Keilzinkenprofile aufgetragen werden. Eine erste Komponente, vorzugsweise eine Klebstoffkomponente, kann beispielsweise nach einem ersten Fräsvorgang, beispielsweise zur Herstellung eines ersten Keilzinkenprofils aufgetragen werden. Eine zweite Komponente des Klebstoffs, insbesondere eine Härterkomponente, kann beispielsweise nach einem zweiten Fräsvorgang, insbesondere zur Herstellung eines zweiten Keilzinkenprofils, aufgetragen werden. Der Auftrag der Komponenten kann sowohl als Raupe, wie vorstehend beschrieben, oder auch im Flächenauftrag erfolgen.
Beim Flächenauftrag der Komponenten, also der Klebstoffkomponente und der Härterkomponente, wird durch das Verfahren und die im Vergleich zu der Positionierbewegung mit reduzierter Geschwindigkeit ausgeführte Fügebewegung eine sorgfältige Durchmischung der beiden Komponenten begünstigt.
Nach dem Auftrag des Klebstoffes können die Keilzinkenprofile anschließend in einem Pressschritt des Verfahrens miteinander verpresst werden. Dabei kann ein Pressdruck bis zu einem definierten Sollpressdruck aufgebaut und der Sollpressdruck über eine definierte Zeitdauer aufrechterhalten werden, um die Keilzinkenverbindung herzustellen.
Vorteilhaft ist es, wenn der Pressdruck kontinuierlich aufgebaut wird. Dies begünstigt eine gleichmäßige Verteilung von Klebstoff in der Klebefuge zwischen den zu verbindenden Keilzinkenprofilen und hilft außerdem, Beschädigungen der Keilzinkenprofile beim Verpressen zu vermeiden. Bei der Verwendung eines Mehrkomponentenklebstoffes, beispielsweise eines Zweikomponentenklebstoffs, begünstigt ein kontinuierlicher Aufbau des Pressdrucks eine sorgfältige Durchmischung der Komponenten des Klebstoffs.
Die Vorschubeinheit der zuvor bereits erwähnten Keilzinkenpresse kann zur Ausführung der Positionierbewegung und der Fügebewegung und eines Pressschritt mit einer Steuereinheit der Keilzinkenpresse entsprechend gesteuert werden.
Die Steuereinheit ist dann so programmiert und steuert die Vorschubeinheit der Keilzinkenpresse so an, dass die Vorschubeinheit das zumindest eine Bauteil mit seinem Keilzinkenprofil aus einer Ausgangsposition in der Positionierbewegung zunächst in die Fügeposition bewegt. Anschließend kann die Vorschubeinheit die Fügebewegung mit im Vergleich zur Positionierbewegung verringerter Geschwindigkeit ausführen und die beiden Keilzinkenprofile miteinander Verpressen. Über die Steuereinheit ist es ferner möglich, die Vorschubeinheit so anzusteuern, dass die beiden Keilzinkenprofile in einem Pressschritt des Verfahrens mit einem definierten Pressdruck über eine bestimmte Zeitdauer miteinander verpresst werden.
Die Positionierbewegung in die Fügeposition kann mit, vorzugsweise linearer, abnehmender Geschwindigkeit durchgeführt werden. Dabei kann die Abnahme der Geschwindigkeit positions- oder wegabhängig vorgegeben sein, so dass die Geschwindigkeit der anschließenden Fügebewegung dann erreicht ist, wenn sich das zumindest eine Bauteil mit seinem Keilzinkenprofil in der Fügeposition befindet. Auf diese Weise ist es möglich, fließend von der Positionierbewegung in die Fügebewegung überzugehen, ohne die Vorschubeinheit anhalten zu müssen.
Die Positionierbewegung kann eine lineare Bewegung sein. Die Fügebewegung kann eine lineare Bewegung sein. Ferner ist es möglich und bevorzugt, wenn die Positionierbewegung und die Fügebewegung in derselben Richtung ausgeführt werden. Dies ist insbesondere dann günstig, wenn als Vorschubeinheit eine, insbesondere hydraulische und/oder elektromechanische, Lineareinheit verwendet wird, die eine Linearbewegung ausführen kann.
Wie bereits zuvor angedeutet wurde, kann die Positionierbewegung und/oder die Fügebewegung und/oder ein Pressdruck in Abhängigkeit einer Relativposition der miteinander zu verbindenden Keilzinkenprofile gesteuert und/oder vorgegeben werden. Es ist auch möglich, dass eine Geschwindigkeit der Positionierbewegung und/oder eine Geschwindigkeit der Fügebewegung in Abhängigkeit einer Relativposition der miteinander zu verbindenden Keilzinkenprofile gesteuert und/oder vorgegeben wird/werden. Beides kann durch die zuvor bereits erwähnte Steuereinheit der Keilzinkenpresse erfolgen.
Die Relativposition der beiden Keilzinkenprofile kann mit einem Wegmesssystem bestimmt werden. Das Wegmesssystem kann ein Wegmesssystem der Keilzinkenpresse sein. Das Wegmesssystem kann hierbei mit einer Steuereinheit der Keilzinkenpresse verbunden sein, so dass eine weg- und/oder positionsabhängige Steuerung der Positionierbewegung, der Fügebewegung und/oder des Pressdrucks vorgenommen werden kann. Das Wegmesssystem kann zur Bestimmung eines Weges eingerichtet sein, den ein mit der Vorschubeinheit bewegtes Bauteil zurücklegt. Beispielsweise kann das Wegmesssystem dazu eingerichtet sein, eine Wegstrecke zu erfassen, die ein mit der Vorschubeinheit bewegter, beweglicher Spannschuh der Keilzinkenpresse bei der Durchführung des Verfahrens zurücklegt.
In einem Referenzierungsschritt des Verfahrens kann eine Ausgangsposition zumindest des mit der Vorschubeinheit zu bewegenden Keilzinkenprofils und/oder ein Ausgangsabstand zwischen den zu verbindenden Keilzinkenprofile der beiden Bauteile bestimmt werden, insbesondere bevor die Positionierbewegung ausgeführt wird. Aus der Ausgangsposition und/oder dem Ausgangsabstand kann ein Referenzpunkt für eine Wegmessung und/oder eine Bestimmung einer Relativposition der Keilzinkenprofile bei der Durchführung des Verfahrens abgeleitet werden. Im Referenzierungsschritt kann also ein Referenzpunkt als Nullpunkt bestimmt werden, von dem aus das Verfahren in der zuvor beschriebenen Weise durchgeführt werden kann. Der Referenzpunkt ist insofern wichtig, als dass von ihm aus zunächst die Positionierbewegung des zumindest einen Keilzinkenprofil in die Fügeposition durchgeführt wird. Der Referenzpunkt dient dem Wegmesssystem als Orientierung, um bestimmen zu können, wieweit die Vorschubeinheit das zumindest eine Keilzinkenprofil verschieben muss, bis dieses die Fügeposition erreicht hat. Die Fügeposition kann sich aus einem Ausgangsabstand und/oder einer Profiltiefe der miteinander zu verbindenden Keilzinkenprofile ergeben.
Zur Lösung der Aufgabe wird auch eine Keilzinkenpresse vorgeschlagen, die zur Herstellung einer Keilzinkenverbindung zwischen zwei Bauteilen eingerichtet ist und die die Mittel und Merkmale des auf eine Keilzinkenpresse gerichteten Anspruchs aufweist. Die Keilzinkenpresse ist dabei erfindungsgemäß zur Durchführung des Verfahrens zur Herstellung einer Keilzinkenverbindung nach einem der auf ein solches gerichteten Ansprüche eingerichtet.
Als Keilzinkenpresse kann im Kontext der Erfindung allgemein eine Vorrichtung zur Herstellung einer Keilzinkenverbindung verstanden werden.
Die Keilzinkenpresse kann als Mittel zur Durchführung des Verfahrens eine Steuereinheit und/oder ein Wegmesssystem, insbesondere ein Präzisionswegmesssystem, und/oder zumindest eine, vorzugsweise zumindest eine hydraulische und/oder zumindest eine elektromechanische, Vorschubeinheit aufweisen.
Die Keilzinkenpresse kann ferner ein Referenzpunktbestimmungssystem aufweisen. Das Referenzpunktbestimmungssystem kann zur Bestimmung einer Ausgangsposition eines zur Herstellung einer Keilzinkenverbindung zu bewegenden Bauteils und seines Keilzinkenprofils und/oder zur Bestimmung eines Ausgangsabstands von Keilzinkenprofilen zweier miteinander zu verbindender Bauteile als Referenz für das zuvor bereits erwähnte Wegmesssystem der Keilzinkenpresse und die Steuerung der Vorschubeinheit der Keilzinkenpresse eingerichtet sein.
Das Referenzpunktbestimmungssystem kann beispielsweise ein Lasermesssystem sein. Mithilfe des Referenzpunktbestimmungssystems kann in einem Referenzierungsschritt des zuvor bereits erläuterten Verfahrens somit einen Ausgangspunkt für die Durchführung der Positionierbewegung und der anschließenden Fügebewegung bestimmt werden.
Bei einer Ausführungsform der Keilzinkenpresse weist diese einen ortsfesten, vorzugsweise hydraulischen, Spannschuh und einen mit ihrer Vorschubeinheit beweglichen, vorzugsweise ebenfalls hydraulischen Spannschuh zum Aufspannen jeweils eines Bauteils auf. Bei einer anderen Ausführungsform der Keilzinkenpresse ist vorgesehen, dass zwei bewegliche Spannschuhe vorhanden sind.
Mithilfe des beweglichen Spannschuhs ist es möglich, ein Bauteil zunächst aufzuspannen und dann zur Durchführung des Verfahrens in Richtung eines am anderen Spannschuh aufgespannten Bauteils zu bewegen. Die Spannschuhe können zum hydraulischen Aufspannen von Bauteilen eingerichtet sein. Eine Spannkraft, die mit den Spannschuhen auf die Bauteile ausgeübt werden kann, kann bei einer Ausführungsform der Keilzinkenpresse quer oder rechtwinklig zu einer Bewegungsrichtung der Positionierbewegung und/oder Fügebewegung, die mit der Vorschubeinheit durchgeführt werden kann, ausgerichtet sein.
Die Steuereinheit der Keilzinkenpresse kann zur Steuerung der Bewegungsgeschwindigkeit und/oder des Pressdrucks der Vorschubeinheit in Abhängigkeit einer mit dem Wegmesssystem zumindest mittelbar bestimmten Relativposition der miteinander zu verbindenden Keilzinkenprofile und/oder einer zurückgelegten Wegstrecke eingerichtet sein. So kann die Positionierbewegung und/oder die Fügebewegung mit der gewünschten Geschwindigkeit und/oder dem gewünschten Geschwindigkeitsprofil in Abhängigkeit einer Relativposition der beiden zu verbindenden Keilzinkenprofile und/oder in Abhängigkeit einer bei der Durchführung des Verfahrens von der Vorschubeinheit und dem zumindest einen Keilzinkenprofil zurückgelegten Wegstrecke ausgeführt werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Figuren nachfolgend erläutert. Es sei darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht auf das in den Figuren gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt ist. Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich durch Kombination der Merkmale der Ansprüche, der vorhergehenden Beschreibung und/oder der nachfolgenden Figurenbeschreibung. Es zeigen:

1 eine isometrische Darstellung einer Keilzinkenpresse, die zur Durchführung des zuvor erläuterten Verfahrens eingerichtet ist,
2 eine Vorderansicht der in 1 gezeigten Keilzinkenpresse,
3 eine Rückansicht der in den 1 und 2 gezeigten Keilzinkenpresse, wobei an einem Gestell der Keilzinkenpresse ein Wegmesssystem der Keilzinkenpresse zu erkennen ist,
4 eine Draufsicht auf die in den 1-3 gezeigte Keilzinkenpresse mit einem Keilzinkenprofil versehenen Bauteil an einem mit einer Vorschubeinheit der Keilzinkenpresse beweglichen Spannschuh der Keilzinkenpresse,
5 eine Seitenansicht der in den vorherigen Figuren gezeigten Keilzinkenpresse mit zwei an Spannschuhen der Keilzinkenpresse aufgespannten Bauteilen in Ausgangsposition,
6 eine Seitenansicht der in den vorherigen Figuren gezeigten Keilzinkenpresse mit einander angenäherten Bauteilen kurz vor Erreichen der Fügeposition sowie
7 eine Seitenansicht der in den vorherigen Figuren gezeigten Keilzinkenpresse mit in Zielposition befindlichen Bauteilen beim Verpressen der Keilzinkenprofile der Bauteile.

Die Figuren zeigen eine im Ganzen mit 1 bezeichnete Keilzinkenpresse, die zur Herstellung einer Keilzinkenverbindung zwischen zwei Bauteilen 2,3 eingerichtet ist.
Die Draufsicht auf die Keilzinkenpresse 1 aus 4 zeigt eines der beiden Bauteile 2,3, das mit dem Bezugszeichen 2 bezeichnet ist. Das Bezugszeichen 3 gibt die Position des anderen Bauteils an der Keilzinkenpresse 1 an, ist selbst aber in den Figuren aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht gezeigt.
Die Keilzinkenpresse 1 ist zur Durchführung des oben bereits ausführlich erläuterten Verfahrens zur Herstellung einer Keilzinkenverbindung eingerichtet.
Die Keilzinkenpresse 1 weist eine Steuereinheit 4, ein Wegmesssystem 5, nämlich ein Präzisionswegmesssystem, und eine hydraulische Vorschubeinheit 6 auf. Ferner ist die Keilzinkenpresse 1 mit einem Referenzpunktbestimmungssystem 7, beispielsweise einem Lasermesssystem oder einem anderen, vorzugsweise ebenfalls berührungslosen, Messsystem, ausgestattet, das zur Bestimmung einer Ausgangsposition eines zur Herstellung einer Keilzinkenverbindung zu bewegenden Bauteils 2 an der Keilzinkenpresse 1 und seines Keilzinkenprofils 8 eingerichtet ist. Ferner kann mit dem Referenzpunktbestimmungssystem 7 ein Ausgangsabstand von Keilzinkenprofilen 8 der beiden miteinander zu verbindenden Bauteile 2,3 als Referenzpunkt für das Wegmesssystem 5 und die Steuerung der Vorschubeinheit 7 der Keilzinkenpresse 1 bestimmt werden, die von der Steuereinheit 4 vorgenommen werden kann.
Die Figuren zeigen, dass die Keilzinkenpresse 1 einen ortsfesten, hydraulischen Spannschuh 9 und einen mit ihrer Vorschubeinheit 6 beweglichen, ebenfalls hydraulischen Spannschuh 10 zum Aufspannen jeweils eines Bauteils 2,3 aufweist. Der ortsfeste Spannschuh 9 und der bewegliche Spannschuh 10 können mittels jeweils eines hydraulischen Zylinders 11 aus einer Ausgangsstellung in eine Klemmstellung bewegt werden. Die hydraulischen Zylinder 11 sind oberhalb der Spannschuhe 9 und 10 angeordnet und können die Spannschuhe 9 und 10 von oben nach unten in ihre Spannstellung an einem in die Spannschuhe 9 und 10 jeweils eingelegten Bauteil 2 und 3 anlegen.
Die Vorschubeinheit 6 umfasst ebenfalls einen Hydraulikzylinder 11, mit dem der bewegliche Spannschuh 10 aus seiner in den Figuren gezeigten Ausgangsstellung in Richtung der in den Figuren gezeigten Pfeile 12 zusammen mit einem an dem beweglichen Spannschuh 10 aufgespannten Bauteil 2 bewegt werden kann. Die mit 12 bezeichneten Pfeile veranschaulichen die Förderrichtung, in der das bewegliche Bauteil 2 zur Herstellung der Keilzinkenverbindung mit der Vorschubeinheit 6 bewegt werden kann.
Die Steuereinheit 4 ist zur Steuerung der Bewegungsgeschwindigkeit und des Pressdrucks der Vorschubeinheit 6 in Abhängigkeit einer mit dem Wegmesssystem 5 zumindest mittelbar bestimmten Relativposition der beiden miteinander zu verbindenden Keilzinkenprofile 8 der beiden Bauteile 2 und 3 und in Abhängigkeit einer von dem Bauteil 2 zurückgelegten Wegstrecke eingerichtet.
Die Keilzinkenpresse 1 ist zur Durchführung des nachfolgend erläuterten Verfahrens zur Herstellung einer Keilzinkenverbindung zwischen 2 Bauteilen 2,3 eingerichtet.
Die Bauteile 2,3 weisen korrespondierende Keilzinkenprofile 8 auf. Bei dem Verfahren ist vorgesehen, dass zumindest eines der beiden Bauteile 2,3, nämlich das Bauteil 2, mit der Vorschubeinheit 6 der Keilzinkenpresse 1 zunächst in einer Positionierbewegung mit seinem Keilzinkenprofil 8 in eine Fügeposition bewegt und dabei dem Keilzinkenprofil 8 des anderen Bauteils 3 angenähert wird. 6 zeigt das Bauteil 2 in seiner Positionierbewegung zwischen der Ausgangsposition und der Fügeposition. Das andere Bauteil 3 ist hierbei an dem ortsfesten Spannschuh 9 aufgespannt.
Sobald das Keilzinkenprofil 8 des Bauteils 2 die Fügeposition erreicht hat, wird das Bauteil 2 zusammen mit dem Keilzinkenprofil 8 in einer Fügebewegung aus der Fügeposition in eine Zielposition innerhalb des Keilzinkenprofils 8 des anderen Bauteils 3 bewegt und mit diesem verpresst. 7 zeigt die beiden Bauteile 2 und 3 in Zielposition beim Verpressen der Keilzinkenprofile 8.
Die Fügebewegung wird dabei mit einer Geschwindigkeit ausgeführt, die kleiner als eine Geschwindigkeit, beispielsweise kleiner als eine Durchschnittsgeschwindigkeit, der Positionierbewegung ist.
Die Keilzinkenprofile 8 der beiden Bauteile 2,3 können in der Fügeposition, die die Bauteile 2,3 nach Beendigung der Positionierbewegung und nach Passieren der in 6 gezeigten Position erreichen, ineinander eingreifen. Beispielsweise können die Keilzinkenprofile 8 in der Fügeposition bis zu einer Einführtiefe ineinandergeschoben sein, die zwischen einem Drittel und der Hälfte einer Profiltiefe eines der beiden Keilzinkenprofile entspricht.
Zumindest eines der Keilzinkenprofile 8, beispielsweise das Keilzinkenprofil 8 des an dem ortsfesten Spannschuh 9 aufgespannten Bauteils 3, wird mit einem Klebstoff, beispielsweise mit einem PU-Klebstoff, versehen, bevor die Keilzinkenprofile 8 miteinander verpresst werden.
Der Klebstoff kann in Form einer Kleberaupe auf Spitzen des Keilzinkenprofil 8 aufgetragen werden. Dies geschieht vorzugsweise bevor das Keilzinkenprofil 8 des an dem beweglichen Spannschuh 10 aufgespannten Bauteils 2 in das Keilzinkenprofil 8 des anderen Bauteils 3 eingeschoben wird und die Fügeposition erreicht.
Die Keilzinkenprofile 8 werden in einem Pressschrittes Verfahrens anschließend miteinander verpresst. Dabei wird ein Pressdruck, vorzugsweise kontinuierlich, bis zu einem definierten Sollpressdruck aufgebaut und dieser Sollpressdruck über eine definierte Zeitdauer aufrechterhalten, um die Keilzinkenverbindung herzustellen.
Die Vorschubeinheit 6 der Keilzinkenpresse 1 wird zur Ausführung der Positionierbewegung, der Fügebewegung und eines Pressschrittes mit der Steuereinheit 4 der Keilzinkenpresse 1 entsprechend angesteuert. Die Steuereinheit 4 kann zu diesem Zweck mit einem entsprechenden Programm programmiert sein.
Die Positionierbewegung in die Fügeposition kann beispielsweise mit einer linear abnehmenden Geschwindigkeit durchgeführt werden. Zu Beginn der Wegstrecke, die das an dem beweglichen Spannschuh 10 aufgespannte Bauteil 2 aus der in 5 gezeigten Ausgangsposition über die in 6 gezeigte Zwischenposition in die Fügeposition zurücklegt, ist die Geschwindigkeit somit höher als gegen Ende der Positionierbewegung, also kurz bevor das Bauteil 2 seine Fügeposition an dem anderen Bauteil 3 erreicht hat.
Die Positionierbewegung und die Fügebewegung sind dabei jeweils lineare Bewegungen, die zudem beide in derselben Richtung, nämlich in der mit dem Pfeil 12 veranschaulichten Förderrichtung der Vorschubeinheit 6 ausgerichtet sind.
Die Positionierbewegung, die Fügebewegung und der Pressdruck können dabei in Abhängigkeit einer Relativposition der miteinander zu verbindenden Keilzinkenprofile 8 und wegabhängig gesteuert werden. Dies erfolgt durch die Steuereinheit 4 der Keilzinkenpresse 1.
Die Relativposition der beiden Keilzinkenprofile 8 wird mit dem Wegmesssystem 5 der Keilzinkenpresse 1 bestimmt. Die Bestimmung der Relativposition der beiden Keilzinkenprofile 8 kann dabei anhand der Messung eines mit der Vorschubeinheit 6 bereits zurückgelegten Weges des Bauteils 2 bestimmt werden. Das Wegmesssystem 5 kann somit die Bewegung beispielsweise des mit der Vorschubeinheit 6 in Richtung des Pfeiles 12 verschobenen, beweglichen Spannschuhs 10 aufnehmen und der Steuereinheit 4 für die Steuerung des Verfahrens und insbesondere für die Steuerung der von der Vorschubeinheit 6 vorgegebenen Geschwindigkeit und/oder des Pressdrucks zur Verfügung stellen.
Bevor die Vorschubeinheit 6 aktiviert wird, um das Bauteil 2 in Richtung des an dem ortsfesten Spannschuh 9 aufgespannten Bauteils 3 zu verschieben, können in einem Referenzierungsschritt des Verfahrens eine Ausgangsposition des mit der Vorschubeinheit 6 zu bewegenden Keilzinkenprofil 8 des Bauteils 2, eine Position des anderen Bauteils 3 und seines Keilzinkenprofils 8 und auch ein Ausgangsabstand zwischen den zu verbindenden Keilzinkenprofilen 8 der Bauteile 2 und 3 bestimmt werden. Aus den Positionen der beiden Bauteile 2 und 3 und ihrem Ausgangsabstand kann ein Referenzpunkt für eine Wegmessung und eine Bestimmung einer Relativposition der Keilzinkenprofile 8 der beiden Bauteile 2 und 3 abgeleitet und für die Ansteuerung der Vorschubeinheit 6 mithilfe der Steuereinheit 4 verwendet werden.
Die Erfindung befasst sich mit Verbesserungen auf dem technischen Gebiet der Herstellung von Keilzinkenverbindungen. Hierzu wird unter anderem ein Verfahren zur Herstellung einer Keilzinkenverbindung zwischen zwei Bauteilen 2,3 vorgeschlagen, bei dem vorgesehen ist, zumindest eines von zwei miteinander zu verbindenden Bauteilen 2,3 mit einer Vorschubeinheit 6 einer Keilzinkenpresse 1 in einer Positionierbewegung in eine Fügeposition zu bewegen und anschließend das Bauteil 2,3 mit seinem Keilzinkenprofil 8 aus der Fügeposition in eine Zielposition innerhalb des Keilzinkenprofils 8 des anderen Bauteils 2,3 zu bewegen und mit diesem zu Verpressen. Dabei wird die Fügebewegung mit einer Geschwindigkeit ausgeführt, die kleiner als eine Geschwindigkeit, insbesondere als eine Durchschnittsgeschwindigkeit, der Positionierbewegung ist.
Bezugszeichenliste

1: Keilzinkenpresse
2: Bauteil
3: Bauteil
4: Steuereinheit
5: Wegmesssystem
6: Vorschubeinheit
7: Referenzpunktbestimmungssystem
8: Keilzinkenprofile
9: ortsfester Spannschuh
10: beweglicher Spannschuh
11: Hydraulikzylinder
12: Förderrichtung

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Keilzinkenverbindung zwischen zwei Bauteilen (2,3), die korrespondierende Keilzinkenprofile (8) aufweisen, wobei zumindest eines der beiden Bauteile (2,3) mit einer Vorschubeinheit (6) einer Keilzinkenpresse (1) in einer Positionierbewegung mit seinem Keilzinkenprofil (8) in eine Fügeposition bewegt und dabei dem Keilzinkenprofil (8) des anderen Bauteils (2,3) angenähert wird, wonach das Keilzinkenprofil (8) des einen Bauteils (2) mit der Vorschubeinheit (6) in einer Fügebewegung aus der Fügeposition in eine Zielposition innerhalb des Keilzinkenprofils (8) des anderen Bauteils (2,3) bewegt und mit diesem verpresst wird, wobei die Fügebewegung mit einer Geschwindigkeit ausgeführt wird, die kleiner als eine Geschwindigkeit, insbesondere als eine Durchschnittsgeschwindigkeit, der Positionierbewegung ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Keilzinkenprofile (8) in der Fügeposition ineinander eingreifen, vorzugsweise wobei die Keilzinkenprofile (8) in der Fügeposition bis zu einer Einführtiefe ineinander geschoben sind, die zwischen einem Drittel und der Hälfte einer Profiltiefe eines der beiden Keilzinkenprofile (8) entspricht.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei zumindest eines der Keilzinkenprofile (8) mit einem Klebstoff, insbesondere mit einem PU-Klebstoff, einem Einkomponentenklebstoff und/oder einem Mehrkomponentenklebstoff, versehen wird, bevor die Keilzinkenprofile (8) miteinander verpresst werden.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Klebstoff in Form einer Kleberaupe auf Spitzen zumindest eines Keilzinkenprofils (8) und/oder im Flächenauftrag auf Flanken zumindest eines Keilzinkenprofils (8) aufgetragen wird und/oder der Klebstoff aufgetragen wird, bevor das zumindest eine Keilzinkenprofil (8) die Fügeposition erreicht.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Keilzinkenprofile (8) in einem Pressschritt des Verfahrens miteinander verpresst werden, wobei ein Pressdruck, vorzugsweise kontinuierlich, bis zu einem definierten Sollpressdruck aufgebaut und der Sollpressdruck über eine definierte Zeitdauer aufrechterhalten wird, um die Keilzinkenverbindung herzustellen.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Vorschubeinheit (6) zur Ausführung der Positionierbewegung und der Fügebewegung und eines Pressschrittes mit einer Steuereinheit (4) der Keilzinkenpresse (1) entsprechend gesteuert wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Positionierbewegung in die Fügeposition mit, vorzugsweise linear, abnehmender Geschwindigkeit durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Positionierbewegung eine lineare Bewegung und/oder wobei die Fügebewegung eine lineare Bewegung ist, und/oder wobei die Positionierbewegung und die Fügebewegung in derselben Richtung ausgeführt werden.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Positionierbewegung und/oder die Fügebewegung und/oder ein Pressdruck in Abhängigkeit einer Relativposition der miteinander zu verbindenden Keilzinkenprofile (8) gesteuert wird/werden, insbesondere durch eine Steuereinheit (4) der Keilzinkenpresse (1).
Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, wobei die Relativposition der beiden Keilzinkenprofile (8) mit einem Wegmesssystem (5), insbesondere der Keilzinkenpresse (1), bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei in einem Referenzierungsschritt des Verfahrens eine Ausgangsposition zumindest des mit der Vorschubeinheit (6) zu bewegenden Keilzinkenprofils (8) und/oder ein Ausgangsabstand zwischen den zu verbindenden Keilzinkenprofilen (8) bestimmt und daraus ein Referenzpunkt für eine Wegmessung und Bestimmung einer Relativposition der Keilzinkenprofile (8) abgeleitet wird.
Keilzinkenpresse (1) zur Herstellung einer Keilzinkenverbindung zwischen zwei Bauteilen (2,3), dadurch gekennzeichnet, dass die Keilzinkenpresse (1) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorherigen Ansprüche eingerichtet ist.
Keilzinkenpresse (1) nach Anspruch 12, wobei die Keilzinkenpresse (1) eine Steuereinheit (4), ein Wegmesssystem (5), insbesondere ein Präzisionswegmesssystem, und/oder zumindest eine, vorzugsweise zumindest eine hydraulische und/oder zumindest eine elektromechanische, Vorschubeinheit (6) aufweist.
Keilzinkenpresse (1) nach Anspruch 13, wobei die Keilzinkenpresse (1) ein Referenzpunktbestimmungssystem (7) aufweist, insbesondere ein Lasermesssystem oder ein anderes, vorzugsweise berührungsloses Messsystem, das zur Bestimmung einer Ausgangsposition eines zur Herstellung einer Keilzinkenverbindung zu bewegenden Bauteils (2) und seines Keilzinkenprofils (8) und/oder eines Ausgangsabstands von Keilzinkenprofilen (8) zweier miteinander zu verbindender Bauteile (2,3) als Referenzpunkt für das Wegmesssystem (5) und die Steuerung der Vorschubeinheit (7) der Keilzinkenpresse (1) eingerichtet ist.
Keilzinkenpresse (1) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei die Keilzinkenpresse (1) einen ortsfesten, vorzugsweise hydraulischen, Spannschuh (9) und einen mit ihrer Vorschubeinheit (6) beweglichen, vorzugsweise hydraulischen, Spannschuh (10) zum Aufspannen jeweils eines Bauteils (2,3) aufweist.
Keilzinkenpresse (1) nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei die Steuereinheit (4) zur Steuerung der Bewegungsgeschwindigkeit und/oder des Pressdrucks der Vorschubeinheit (6) in Abhängigkeit einer mit dem Wegmesssystems (5) zumindest mittelbar bestimmten Relativposition der miteinander zu verbindenden Keilzinkenprofile (8) und/oder in Abhängigkeit einer von der Vorschubeinheit (6) und dem zumindest einen Keilzinkenprofil (8) zurückgelegten Wegestrecke eingerichtet ist.